颅脑损伤合并下肢骨折患者血清胰岛素样生长因子、生长激素、骨形态发生蛋白表达的实验研究

杨 峰 张 涛 杨立春

(大庆龙南医院骨二病区，黑龙江 大庆 163453)

临床上经常会看到骨折合并颅脑损伤患者出现骨折愈合明显加快甚至出现异位骨化，多年来围绕其发生机制的研究一直是学者们的研究重点，骨折愈合是一个复杂而有序的病理生理过程，涉及到诸多因子、激素等的参与，在颅脑损伤后这些因子、激素等的表达变化均会影响骨折愈合的速度，Wildburger[1]等发现颅脑损伤合并骨折患者血清中GH及IGF表达明显增高，本实验为了探究脑损伤后骨折愈合加速的可能机制，选取了3个具有代表性的蛋白因子作为观察对象进行了连续2个月的动态观察，试图了解脑损伤下这3种蛋白因子在体内的变化规律，从而进一步解释颅脑损伤患者骨折愈合加速的原因。现就此研究报告如下。

资料与方法

1 一般资料：本研究选择最近2年颅脑损伤合并下肢骨折病例26例作为观察组，男20例，女6例，年龄22-40岁，平均31.69岁，其中股骨骨折12例，胫腓骨骨折14例。单纯下肢骨折36例作为对照组，其中股骨16例，胫腓骨20例。病例纳入标准：(1)24小时内有明确外伤病史，我院为首诊医院；(2)经影像学及临床症状体征确诊为下肢长管状骨骨折或脑外伤合并下肢长管状骨骨折患者，年龄≤40岁；(3)病人入院检查确定肝肾功能正常，血糖及糖化血红蛋白正常，心电图及心功能正常。病例排除标准：(1)有脑梗死或脑卒中发作病史；(2)有冠心病及高血压病史；(3)骨质疏松症；(4)肿瘤性疾病病史及肿瘤性疾病导致病理骨折。本文共收录病例62例，颅脑损伤合并下肢骨折26例为观察组，单纯下肢骨折36例为对照组。所有患者均签署知情同意书。所有病人完善术前相关检查，并由同一组医师完成手术。

2 检测方法：所有62例病人均分别于术后1天、术后3天、1周、2周、3周、4周、5周、7周、9周采集静脉血3-5ml，注入干燥管内，离心(4℃)，取上清液置于-20℃保存待测，生长激素(GH)、血清胰岛素样生长因子(IGF)、骨形态发生蛋白(BMP)均采用酶联免疫法(ELISA)监测，试剂盒均采用北京科美东雅生物技术有限公司提供，操作按说明书由专人进行。

4 结果

4.1 2组病人伤后不同时间段血清IGF、GH、BMP浓度比较：观察组伤后3周内血清IGF 浓度明显升高，4-5周依然维持较高水平，但与3周前比较有所下降，7-9周与对照组比较无明显差异。见表1。

表1 2组患者伤后不同时间段血清IGF 浓度比较

注：颅脑损伤合并骨折组(观察组)病人中5周内IGF血清含量明显高于单纯骨折组(对照组)，与单纯骨折组(对照组)比较差异有统计学意义(P<0 05)。

4.2 2组患者伤后不同时间段血清CH 浓度比较：结果表明观察组伤后2周内血清GH 浓度明显升高，2-5周时依然维持较高水平，但与2周前比较有所下降，7-9周与对照组比较无明显差异。见表2。

表2 2组患者伤后不同时间段血清GH 浓度比较

注：颅脑损伤后2周内生长激素持续升高，3周时有所下降，但仍远高于对照组，4周时再次升高，至第7周时有所下降，但仍高于对照组，至第9周时下降明显，但仍比对照组高，而单纯骨折组(对照组)生长激素在3天内增高明显，1周后开始下降，2周时已降至正常。路脑损伤合并骨折组(观察组)与单纯骨折组(对照组)比较差异有统计学意义(P<0 05)。

4.3 2组患者伤后不同时间段血清BMP 浓度比较：结果表明观察组伤后5周内血清BMP 浓度明显升高，7周时依然维持较高水平，但与5周前比较有所下降，9周时与对照组比较无明显差异。见表3。

表3 2组患者伤后不同时间段血清BMP 浓度比较

注：在单纯骨折组(对照组)，BMP在伤后3天开始增高，伤后1周达峰值，并且持续到第3周，而后逐渐下降，至第5周已经降至正常。而脑损伤伴骨折组(观察组)于伤后第2天即有显著提高，伤后1周时达最高值，但明显高于对照组伤后1周的数值，此后所有所下降，但依然高于对照组伤后1周的数值，至第3周时与对照组伤后1周数值相当，并一直持续到伤后第5周，此后开始下降，至第7周时依然高于对照组第7周时的数值(P<0 05)，到第9周时与对照组第9周时的数值相当，差异无统计学意义(P>0 05)。

讨 论

在临床实践中，经常会看到脑损伤伴骨折的病人出现骨痂过度增长，骨折愈合加速的现象，甚至出现异位骨化。骨折愈合是一个较为复杂的骨再生过程，往往伴随多种生物学调整机制，涉及一系列细胞的募集、增殖及分化，并且全身及局部细胞产生或传递多种细胞因子、激素及神经递质，这些物质共同作用最终达到骨折愈合。一般认为，中枢神经系统受损后会导致大量体液因子及激素释放，其中很多因子能有效地促进骨愈合，这些能促进骨愈合的因子被称为骨诱导因子。本文选取了3个具有代表性的骨诱导因子作为观察对象进行了连续2个月的动态观察，试图了解脑损伤下这3种骨诱导因子在体内的变化规律。

胰岛素样生长因子(IGF)主要由肝脏合成与分泌，在体内成骨细胞也可以合成及分泌胰岛素样生长因子-1及胰岛素样生长因子-2，胰岛素样生长因子由生长激素介导，可增加蛋白质及胶原合成，促进软骨细胞分裂及成骨细胞分化、成熟及补充，通常情况下局部胰岛素样生长因子以自分泌及旁分泌方式调节成骨细胞功能。在体外培养的成骨细胞中，现已证实，胰岛素样生长因子可以促进成骨细胞生长且有剂量依赖性，在体内胰岛素样生长因子能刺激成骨细胞的有丝分裂，刺激I型胶原合成，通过抑制胶原酶的表达减少骨胶原降解，这为胰岛素样生长因子在体内使用促进骨折愈合提供了理论基础。本实验发现颅脑损伤合并骨折组病人中5周内IGF血清含量明显高于单纯骨折组，与单纯骨折组比较差异有统计学意义，以后逐渐下降，到第7周降至正常。Wildburger等认为这是因为受损脑组织周围和脑脊液中IGF浓度升高，通过受损的血脑屏障被运输到血液中的结果。生长激素是垂体在应激反应中分泌的主要激素之一，主要由腺垂体分泌，在骨的生长及骨折愈合中起着重要作用，有实验证明，切除垂体可导致骨发生迟缓，甚至使骨的生长停滞。Olney研究发现，GH作用机制是其作用于整个生长板，刺激生长板处细胞分裂、增殖来促进骨生长。目前认为GH与IGF具有协同作用，GH与IGF相互介导产生生物学效应。GH对骨的作用通过IGF介导后，可促进已分化的成骨细胞合成骨基质还可通过刺激IGF生成，促进成骨细胞有丝分裂，从而促进骨愈合。Wildburger等研究表明颅脑损伤合并骨折患者血清中生长激素出现2次增高，说明GH在颅脑损伤及后续的病理生理反应中发挥重要作用，本实验结果显示，颅脑损伤后2周内生长激素持续升高，3周时有所下降，但仍远高于对照组，4周时再次升高，至第7周时有所下降，但仍高于对照组，至第9周时下降明显，但仍比对照组高，而单纯骨折组(对照组)生长激素在3天内增高明显，1周后开始下降，2周时已降至正常，这一结果与Wildburger的研究结果类似，表明GH的2次增高是骨折愈合加速及出现异位骨化的可能原因。BMP属于TGF-ß超家族，是目前研究最为深入的成骨活性因子，在胚胎发育和骨折愈合修复中有重要作用，可诱导具有分化潜能细胞不可逆的向成软骨细胞和成骨细胞方向分化，有人研究[2]发现在骨折两周左右的骨痂中，成骨细胞，成软骨细胞均有BMP mRNA的高表达，此外BMP不仅可在骨折部位诱导成骨前体细胞向成骨细胞分化，并能进一步刺激成熟的成骨细胞分泌基质，促进钙盐沉积，从而形成新生骨，还可以在肌肉韧带等周围募集间充质细胞，并诱导其向骨细胞分化，从而形成异位骨化，Scherbel发现颅脑损伤合并骨折的病人骨折周围软组织及关节周围软组织尤其是髋关节周围肌组织中BMP高表达[3]，而单纯骨折病人仅在骨折周围软组织中出现BMP高表达，他们认为中枢神经损伤可能使介导骨形成的因素释放增加，BMP表达上调可能是颅脑损伤患者加速骨愈合及异位骨化的使动因素。本实验结果显示：在单纯骨折组(对照组)，BMP在伤后3天开始增高，伤后1周达峰值，并且持续到第3周，而后逐渐下降，至第5周已经降至正常。而脑损伤伴骨折组(观察组)于伤后第2天即有显著提高，伤后1周时达最高值，但明显高于对照组伤后1周的数值，此后所有所下降，但依然高于对照组伤后1周的数值，至第3周时与对照组伤后1周数值相当，并一直持续到伤后第5周，此后开始下降，至第7周时依然高于对照组第7周时的数值，到第9周时与对照组第9周时的数值相当，差异无统计学意义。BMP在脑损伤伴骨折后血清中的动态变化提示：BMP就是脑损伤时促进骨折加速愈合的因素之一。

总之，脑外伤调节骨折修复的作用机制十分复杂，合并有颅脑损伤的骨折患者出现骨折愈合加速及异位骨化的现象一直备受关注[4]。颅脑损伤后骨折愈合加速一般认为是受多种因素、多种因子及激素协同作用的结果，但各种因素、因子、激素单独作用的机制尚不完全清楚，大多属于试验推测，随着各类研究的不断深入和扩展，必将为骨折修复及骨折延迟愈合及不愈合提供新的治疗手段。